摘要
棉花是我国重要的经济作物，其产量和纤维品质都受到黄萎病的严重影响。提高棉花抵御黄萎病能力对于实现高产优质目标具有重要的意义。前期本课题组已经克隆应答黄萎病菌胁迫的转录因子GbWRKY1，在此基础上对其介导棉花抵御黄萎病胁迫的功能和机制进行了初步研究，主要结果如下： 1.分别从抗病品种海岛棉Pima90-53和感病品种陆地棉中棉所8号（CRI8）的基因组DNA中克隆了GbWRKY1和GhWRKY1基因编码区全长序列，长度分别为1938bp和1890bp，均包含3个内含子和4个外显子。通过基因序列比对分析，发现GhWRKY1在第4外显子区域比GbWRKY1少13个碱基，使得GhWRKY1翻译提前终止，导致其预测编码蛋白比GbWRKY1少15个氨基酸残基；两蛋白均含有两个WRKY保守结构域和两个C2H2型锌指结构，属于WRKY转录因子家族第Ⅰ组成员。 2.分别对克隆的抗、感棉花品种的WRKY1启动子序列进行顺式作用元件预测分析，发现两者均含有植物激素调控元件、生物/非生物胁迫响应元件、植物生长发育响应元件和光响应顺式作用元件。分析发现GhWRKY1启动子序列中缺少GbWRKY1所含有的乙烯反应元件。 3.外施水杨酸（SA）或茉莉酸甲酯（MeJA）处理棉苗，WRKY1基因在Pima90-53和CRI8中表达模式一致，且其在Pima90-53和CRI8中的表达量差异不显著。在黄萎病菌胁迫或ACC激素处理后，WRKY1基因在Pima90-53和CRI8中表达模式不同，且其在Pima90-53中的表达量显著高于CRI8。由此推测，黄萎病菌胁迫后WRKY1基因在抗、感棉花品种中表达模式不同可能主要和乙烯信号通路有关。 4.通过VIGS技术将Pima90-53的内源GbWRKY1基因沉默，与对照植株相比，黄萎病菌胁迫后基因沉默植株表现病情指数显著增大，发病率显著升高，维管束褐化堵塞程度严重。GbWRKY1基因沉默植株中SA信号通路中的NPR1基因和PR1基因的表达量显著高于对照植株，而JA和ET信号通路中的MYC2、AOS、JAZ1、PR4和ACS基因的表达量显著低于对照植株。表明GbWRKY1基因是通过SA、JA和ET信号通路网络参与棉花的抗黄萎病反应。 5.转GbWRKY1基因拟南芥株系比野生型的根早期生长更长。黄萎病菌侵染后，转基因拟南芥植株的花序相对缩短程度、鲜重相对降低程度、病情指数和发病率均低于野生型拟南芥。转基因植株中PR4基因的表达量在48hpi和72hpi显著高于野生型拟南芥，转基因拟南芥中PR5基因的表达量在48hpi和72hpi时显著低于野生型，转基因拟南芥中ACS2基因的表达量在12hpi和24hpi时显著高于野生型。另外，黄萎病菌侵染后转基因拟南芥植株POD活性和木质素含量均较野生型明显提高。表明GbWRKY1主要通过参与ET等信号途径调控植株生长发育、影响细胞保护酶活性和抗性蛋白编码基因转录来提高植株抵御黄萎病的能力。
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